【原】石材与石材幕墙（二）

（接上期石材与石材幕墙（一））

石材复合板

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纯天然石材密度大，某些稀缺品种价格高昂，且受形成时的自然条件的限制，常常在局部有一些瑕疵，影响观感及石材的结构强度，因此天然石材在使用上常受到价格、规格、数量的一定限制。

近年来，随着石材加工技术的发展，一种由石材与结构增强板相互粘结而成的轻质高强薄型石材复合板应运而生。石材复合板表面常采用2~10mm（室内用常2~5mm厚，室外用常5~10mm甚至更厚）的超薄天然石材，结构增强板一般使用厚度在20mm以下的蜂窝铝板、铝塑板、胶合板、硅钙板、浸渍树脂纸板甚至安全玻璃等，粘结剂可使用环氧树脂和聚酯树脂等。

20mm厚天然石板/20mm厚铝蜂窝石材复合板/5mm厚石材铝塑板复合板

20mm厚的蜂窝铝与5厚石材的复合板仅重约16kg/m2，约为20mm厚天然石板的1/4~1/3。以石材复合板作为石板幕墙、地板材料时可大幅减轻幕墙重量、结构荷载、减少金属型材的用量，有利于整体安全。

背粘铝塑板的超薄石板由于厚度较小，刚度相对较差，板块单元规格受限制，一般用于室内墙面。由于重量轻可以采用胶粘结构造方式，减少了构造厚度，更加适宜于空间有限的区域。

复合板材保留了天然石材的自然纹理和色彩，但面层又比纯天然石材用料薄许多，减少了天然石材的消耗量。石材复合板由于结构得到增强相比于同厚度的天然石板具有重量轻、抗折强度高等优点，同时板材的规格突破天然瑕疵结构的限制可以更大。同时，石材复合板加工、安装更为简便高效，进一步拓宽了石材应用领域。

当然，石材复合板可能并不像一些厂商所宣传的只有优点没有缺点，实际上石材复合板有几个问题需要解决：

①两种材料的热膨胀系数不一，在温差变化较大的室外环境（不宜采用）容易引起薄板鼓包及裂缝，这要求中间的胶结层能够适应这种变形差。当石材复合板用于室内环境时，由于温差变化较小，影响可忽略不计。

②相对于普通石板幕墙的两个水分挥发面，复合石板吸收水分后挥发面减少，更易形成水斑。

③触感及敲击时的声响与自然厚度的天然石板有异，用于人体接触的位置时易于感受。

④类似于铝塑板，复合板边缘不宜外露，需要做打胶密封处理。

由于重量较轻，石材复合板外墙面系统的构造与蜂窝铝板、铝塑板外墙更为类似，常采用挂耳、背栓式滑挂件甚至胶粘结的构造方式，这种板材也更适宜于室内环境。

石材幕墙的构造

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传统的石板墙面采用钢筋网+铜丝绑扎+灌浆的构造方式，效率低、受主体结构变形影响大，现在已基本淘汰。

现代的石板墙面常采用我们俗称的幕墙干挂法，它采用各种专用金属干挂件将石材固定于金属龙骨上，金属龙骨则固定于结构墙体上，墙体与石板间距一般在80mm以上（考虑到保温以及安装调节量常在250mm左右）。

幕墙干挂构造现场施工简便，易于调节墙面平整度且有利于墙体的保温节能。干这种施工工艺引进国内多年，技术较为成熟，基准单价仅约为￥600/m2。

干挂石板幕墙常采用钢销式、短槽式、通槽式、背栓式安装方法固定支承石板，其中钢销式构造可靠性最差，仅可用于非抗震设计或6、7度抗震设计中高度不超过20m的幕墙，石板面积不大于1.0m2。背栓式石板幕墙构造适应性最强，特别适合于异型的、排列不规则的、复杂的、开缝式的石板墙面。

背栓式/短槽式石板幕墙（开缝式）构造示意图

石板幕墙背栓式挂件

作为外墙的石板幕墙常选用耐久性能较好的花岗石，当选用大理石时应做适当的表面防护处理或增加板材厚度。石板厚度一般不应小于25mm，烧毛板厚度应不小于28（30）mm。板材太薄易于破碎、太厚则加大了墙体自重，常用厚度为25~30mm，在一些要求较高的重点工程中，厚度甚至达到40~50mm。考虑到石板的经济性，板材单块面积一般不大于1.5m2。

（更多构造及技术设计要求可以学习《金属与石材幕墙工程技术规范》以及一些幕墙标准图集等。）

对于石板间缝隙的处理，又不得不提“开缝式幕墙构造”。

国内最为常见的的是板间以密封胶密封的封闭式幕墙，密封的做法虽然有其自身的优势如相对密封的空气层减少了对流换热、热工性能更好、有一定的拉结作用……，但也有一些难以避免的缺点，特别是建筑师关心的细节视觉效果。

现今，欧美大部分石板幕墙、金属板幕墙常采用板缝敞开、不打胶的开缝式构造，国内同样也有一些国外建筑师设计的工程采用了开缝式构造。

密封胶缝/开缝式直观对比

国内石板幕墙常见的参差不齐的胶缝/美国早期石板幕墙的粗糙不堪的胶缝

对于光面石板，胶缝边缘相对还容易控制；对于烧毛板面或多孔粗糙的石材则更不容易控制胶缝的挺括。当然，通过胶缝凹入板面5-10mm更容易达到整齐的效果。即便如此，依靠完全现场环境的手工操作控制质量还是有相当难度的。

法国巴黎德方斯新凯旋门的开缝式石板幕墙

挺括的石板边缘

美国华盛顿国家美术馆东馆石板幕墙（1978年建成，幕墙在2008-2014年间重新修整）

采用田纳西州产大理石，考虑到大理石的风化，大理石厚度加大到70mm。大理石表面感觉没有采用化学涂层保护的方法，因而显得更为自然。

建筑师更为喜好追求传统石材墙体的砌筑效果，所以板缝宽度较小。为了避免密封胶带来的污染，采用了填充同色圆条形橡胶条的做法，如同传统做法压实挤出的饱满砂浆，墙面显得更为精致美观。

上海东方艺术中心的开缝式石板幕墙

开缝式做法更为适合于非板边固定、接缝处看不见挂件的构造（如背栓式构造），由于无需手工打胶，板缝线条更为挺拔，视觉效果更为精致，更能体现现代加工技术的精度，这也是大部分建筑师所愿意追求的目标。

板缝不打胶同时可以避免密封胶对石板面的污染和胶面的灰尘积聚。开缝式构造由于幕墙面板不密封，更加有利于幕墙空腔的通风及雨后石板的干燥，避免幕墙空腔中冷凝水的产生、潮气的积聚。除此之外，开缝式构造形成的等压腔对于板面的受力也有一定的好处。

美国普林斯顿大学某建筑石板幕墙

板缝采用密封胶封堵，显得参差不齐。比较特殊的构造在于特别设置的通气孔，更适宜于幕墙空腔水汽的排除，但这也让打胶施工更为复杂，更容易显得粗糙。

开缝式构造的主要不利影响在于通过板缝进入的雨水会对幕墙结构造成一定的腐蚀，因此我们必需特别注意石板后挂件及龙骨的防腐蚀能力以及雨水的排除。幕墙背后的保温板或结构墙体同样应注意防水防风的处理，如采用防水透气薄膜、镀锌钢板等。

石材幕墙的形式设计 

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对于建筑师来说，应根据建筑的整体风格确定石材的品种、石材的表面质感效果、立面划分、石材厚度、幕墙构造厚度、色差控制原则、与其他材料交接部位的处理等相关内容。

不同的石材品种、质感处理、组合比例、构造细部处理对于建筑外在形式的影响是巨大的，了解相关知识有利于对最终结果的控制。

表面烧毛、粗磨的石材除了能看出大体色调外，一般看不出花纹，因此可选用价格相对便宜的品种。抛光或哑光面层的石材则需考虑其纹理及色调。

室外运用石材时一般主要注意大色调，而室内运用时则应考虑到视觉距离较近可采用纹理较好的石材。

各种不同形式的石板幕墙组合、分块方式

石材的单块比例、排列模式、构造方式对于整体的影响是显而易见的，不同的建筑师有着不同的解决方案，形成自己独特的方式是设计创新的一个重要手段。

板材的规格选择应注意大小适中，太大则出材率低、易于损耗且损耗后损失大；太小则会增加固定件的数量，增加安装工作量。

贝聿铭设计的德国柏林历史博物馆（2003）

建筑大师贝聿铭更喜好通过几何形的、简洁有力的建筑体块，石材幕墙常采用简洁的形式作为构成体量的因素。

德国斯图加特新美术馆的石板幕墙（1984）

多种石材、多种比例大小的组合形成了丰富的、具有一定古典意味的石板幕墙。

瑞士巴塞尔国际结算银行（BIZ）管理楼 

建筑师：马里奥·博塔（Mario Botta）

典型的博塔式外墙，通过不同颜色的石材间隔使用形成条纹状纹理效果

奥地利维也纳现代艺术博物馆（MUMOK）

色泽深浅不一、大小规格不一、板缝宽度不一、凸凹不一的深灰色火山石幕墙结合简洁的体块形成了与周围迥异的形象。

美国宾夕法尼亚巴恩斯基金会画廊（2012）

建筑师：Tod Williams & Billie Tsien建筑师事务所

通过凹槽将石板幕墙分隔为多块大小不一的板块，形成了特殊的墙面肌理，并因此获得了2013 年建筑石材协会Tucker奖。

北京金融街某建筑色差石板组合成的肌理

石材在建筑表皮中除了常见的石板幕墙式外，还有一些小众的、特殊的使用形式及构造，有兴趣的建筑师可以关注。

将石板（板岩）当做挂瓦应用于墙面上

石板如同砖砌体构造形成的肌理

卵石+钢筋笼形成的特殊效果

石材属于天然矿石，不同的石材主要根据其品质、储存数量、开采地、加工工艺、运输距离等因素，在价格上也会有显著的差异。这就要求建筑师根据工程预算选择相应的石材，在可能的条件下应选用地产的、产量大的石材，通过设计产生与众不同的效果，避免进入“价格高的石材就是好石材、进口石材比国产石材好的认识误区”。

石板幕墙的技术性细节如支承构架、挂件的选择等则可交给专业幕墙设计师或专业厂商，根据幕墙设计要求综合考虑重力荷载、风载、地震作用、温度作用以及主体结构的变形等诸多因素深化设计，并提供固定型材的预埋件位置以便结构施工时预埋。

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本文作者褚智勇，东南大学建筑系工学学士，北京建筑工程学院建筑学硕士，教授级高级建筑师，一级注册建筑师，现任教于北京工业大学建筑与城市规划学院。曾著有建筑材料与构造类畅销书《建筑设计的材料语言》。

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